NOM
vDSO − Panorama de l’objet partagé dynamique ELF virtuel
SYNOPSIS
#include <sys/auxv.h>
void *vdso = (uintptr_t) getauxval(AT_SYSINFO_EHDR);
DESCRIPTION
Le « vDSO » (objet partagé dynamique virtuel, « virtual dynamic shared object ») est une petite bibliothèque partagée que le noyau projette automatiquement dans l’espace d’adresses de toutes les applications en espace utilisateur. Les applications n’ont normalement pas besoin de s’occuper elles−mêmes de ces détails puisque le vDSO est d’habitude appelée par la bibliothèque C. Ainsi, vous pouvez écrire du code normalement en utilisant les fonctions standards et la bibliothèque C s’occupera d’utiliser toutes les fonctionnalités disponibles par l’intermédiaire du vDSO.
Pourquoi le vDSO existe ? Certains appels système fournis par le noyau finissent par être utilisés fréquemment par le code en espace utilisateur, au point que ces appels peuvent avoir une emprise excessive sur les performances. C’est à la fois dû à la fréquence des appels qu’aux nombreux changements de contexte à force de sortir de l’espace utilisateur pour entrer dans le noyau.
La suite de cette documentation est orientée pour les curieux et les auteurs de la bibliothèque C plutôt que pour les développeurs généraux. Si vous essayez d’appeler la vDSO dans vos propres applications plutôt que d’utiliser la bibliothèque C, vous faites sans doute fausse route.
Contexte
exemple
Réaliser des appels système peut être
lent. Dans les systèmes 32 bits x86, vous pouvez
déclencher une interruption logicielle (int
$0x80) pour indiquer au noyau que vous voulez faire un
appel système. Cependant, cette instruction est
coûteuse : elle passe par tous les chemins
complets de traitement des interruptions dans le microcode
du processeur ainsi que dans le noyau. Les nouveaux
processeurs ont des instructions plus rapides (mais non
rétrocompatibles) pour initier les appels
système. Plutôt que forcer la
bibliothèque C à vérifier si cette
fonctionnalité est disponible au moment de
l’exécution, la bibliothèque C peut
utiliser les fonctions fournies par le noyau dans le
vDSO.
Remarquez que cette terminologie peut être source de confusion. Sur les systèmes x86, la fonction vDSO utilisée pour déterminer la méthode préférée pour réaliser un appel système est appelée « __kernel_vsyscall » alors que sous x86_64, le terme « vsyscall » se réfère aussi à une façon obsolète de demander au noyau l’heure ou le processeur sur lequel est l’appelant.
Un appel système fréquemment utilisé est gettimeofday(2). Cet appel système est appelé à la fois directement par les applications en espace utilisateur et indirectement par la bibliothèque C. Remarquez que les horodatages, boucles temporelles ou scrutations — qui ont tous fréquemment besoin de savoir l’heure exacte. Ce n’est pas non plus un secret — de n’importe quelle application dans n’importe quel mode (superutilisateur ou utilisateur normal) auront tous la même réponse. Alors le noyau s’arrange pour que les informations nécessaires pour répondre à cette question soient placées dans la mémoire accessible au processus. Ainsi un appel de gettimeofday(2) est transformé d’un appel système en un appel normal de fonction, avec un peu d’accès mémoire.
Trouver le
vDSO
L’adresse de base du vDSO (s’il existe) est
passée par le noyau à tous les programmes dans
le vecteur auxiliaire initial (consultez
getauxval(3)) à l’aide du type
AT_SYSINFO_EHDR.
Vous ne devez pas supposer que le vDSO est projeté à un endroit particulier de la projection en mémoire de l’utilisateur. L’adresse de base sera normalement aléatoire au moment de l’exécution à chaque fois qu’une nouvelle image de processus est créée (au moment de execve(2)). C’est ainsi pour des raisons de sécurité, afin d’éviter les attaques de « retour vers libc ».
Pour certaines architectures, un type AT_SYSINFO est aussi présent. Il n’est utilisé que pour localiser le point d’entrée vsyscall et est souvent omis ou défini à 0 (signifiant qu’il n’est pas disponible). Ce type est un rappel du fonctionnement initial de vDSO (consultez Historique ci−dessous) et son utilisation devrait être évitée.
Format de
fichier
Puisque le vDSO est une image ELF complète, vous
pouvez y rechercher des symboles. Cela permet
d’ajouter de nouveaux symboles avec les versions de
noyau plus récentes et permet à la
bibliothèque C de détecter les
fonctionnalités disponibles au moment de
l’exécution lors de l’exécution
sous différentes versions de noyau. D’habitude,
la bibliothèque C fera la détection lors
du premier appel puis mettra en cache le résultat
pour les appels suivants.
Tous les appels sont aussi versionnés (en utilisant le format de version GNU). Cela permet au noyau de mettre à jour la signature de fonction sans casser la rétrocompatibilité. Cela signifie modifier les arguments acceptés par la fonction et la valeur de retour. Ainsi, lors de la recherche de symboles dans le vDSO, vous devez toujours inclure la version pour correspondre à l’ABI attendue.
Typiquement, la vDSO suit la convention de nommage de préfixer tous les symboles par « __vdso_ » ou « __kernel_ » afin de les distinguer des autres symboles standards. Par exemple, la fonction « gettimeofday » est nommée « __vdso_gettimeofday ».
Utilisez les conventions d’appel C standard pour appeler n’importe laquelle de ces fonctions. Pas la peine de vous embêter avec les registres bizarres ou les comportements de pile.
NOTES
Source
Lors de la compilation du noyau, le code vDSO est
compilé et lié automatiquement. Il se trouve
souvent dans le répertoire spécifique à
l’architecture :
find arch/$ARCH/ −name ’*vdso*.so*’ −o −name ’*gate*.so*’
Noms
vDSO
Le nom du vDSO dépend des architectures. Il est
souvent visible dans des endroits comme la sortie de
ldd(1) de la glibc. Le nom exact ne devrait affecter
aucun code, donc pas la peine de le coder en dur.
NOTES SPÉCIFIQUES AUX ARCHITECTURES
Les sous−sections suivantes fournissent des notes spécifiques aux architectures sur le vDSO.
Remarquez que le vDSO utilisé est basé sur l’ABI du code en espace utilisateur et non sur l’ABI du noyau. Ainsi, par exemple, si vous exécutez un binaire ELF 32 bits i386, vous obtiendrez le même vDSO que vous l’exécutiez avec un noyau 32 bits i386 ou avec un noyau 64 bits x86_64. Par conséquent, le nom de l’ABI en espace utilisateur devrait être utilisé pour déterminer la section suivante adéquate.
Fonctions
ARM
Le portage ARM a une page de code pleine de fonctions
utilitaires. Puisque ce n’est qu’une page de
code brut, aucune information ELF n’existe pour faire
de la recherche de symboles ou du versionnement. Elle
fournit cependant une prise en charge pour plusieurs
versions.
Pour des renseignements sur cette page de code, mieux vaut consulter la documentation du noyau puisqu’elle est extrêmement détaillée et couvre tous ce que vous devez savoir : Documentation/arm/kernel_user_helpers.txt.
Fonctions
aarch64
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Fonctions
bfin (Blackfin)
Comme ce processeur n’a pas d’unité de
gestion mémoire (MMU), il ne définit pas de
vDSO au sens usuel. À la place, il projette au
démarrage quelques fonctions brutes à un
endroit spécifique de la mémoire. Les
applications en espace utilisateur appellent ensuite
directement dans cette zone. Aucune mesure de
rétrocompatibilité n’est prise à
part en sniffant les codes opératoires bruts, mais
comme il s’agit d’un processeur embarqué,
il peut s’en sortir impunément
– certains formats d’objet qu’il
exécute ne sont même pas basés sur ELF
(ils sont bFLT/FLAT).
Pour des
renseignements sur cette page de code, mieux vaut consulter
la documentation publique :
http://docs.blackfin.uclinux.org/doku.php?id=linux−kernel:fixed−code
Fonctions
ia64 (Itanium)
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Le portage Itanium est un peu périlleux. En plus du vDSO ci−dessus, il a aussi des « appels système légers » (aussi appelés « appels système rapides » ou « fsys »). Ils peuvent être appelés en à l’aide de l’assistant vDSO __kernel_syscall_via_epc. Les appels système indiqués ici ont la même sémantique que si vous les appeliez directement à l’aide de syscall(2), donc consultez la documentation adéquate pour chacun d’entre eux. Le tableau suivant indique les fonctions disponibles par ce mécanisme.
Fonctions
parisc (hppa)
Le portage parisc à une page de code pleine de
fonctions utilitaires appelée une page passerelle.
Plutôt que d’utiliser l’approche classique
du vecteur auxiliaire ELF, il passe l’adresse de la
page au processus à l’aide du registre SR2. Les
permissions sur la page sont telles qu’exécuter
simplement ces adresses s’exécute
automatiquement avec les droits du noyau et pas en espace
utilisateur. C’est ainsi afin de correspondre au mode
de fonctionnement HP−UX.
Puisque ce n’est qu’une page de code brut, aucune information ELF n’existe pour faire de la recherche de symboles ou du versionnement. Appelez simplement l’adresse adéquate à l’aide de l’instruction de branche, par exemple :
ble <adresse>(%sr2, %r0)
Fonctions
ppc/32
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO. Les fonctions marquées avec un * ne
sont disponibles que si le noyau est PowerPC64
(64 bits).
Fonctions
ppc/64
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Fonctions
s390
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Fonctions
s390x
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Fonctions sh
(SuperH)
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Fonctions
i386
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Fonctions
x86_64
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO. Tous ces symboles sont aussi disponibles sans le
préfixe « __vdso_ », mais vous
devriez les ignorer et vous cantonner aux noms suivants.
Fonctions
x86/x32
Le tableau suivant indique les symboles exportés par
le vDSO.
Historique
Le vDSO n’était à l’origine
qu’une seule fonction — le vsyscall. Dans
les anciens noyaux, ce nom pourrait être vu dans une
projection en mémoire de processus à la place
de « vdso ». Le temps passant, les
gens ont réalisé que ce mécanisme
était un excellent moyen pour passer plus de
fonctionnalités à l’espace utilisateur,
il a donc été reconçu en tant que vDSO
au format actuel.
VOIR AUSSI
syscalls(2), getauxval(3), proc(5)
Les documents, exemples et le code source dans l’arborescence du code source de Linux :
Documentation/ABI/stable/vdso
Documentation/ia64/fsys.txt
Documentation/vDSO/* (contient des exemples
d’utilisation du vDSO)
find arch/ −iname ’*vdso*’ −o −iname ’*gate*’
COLOPHON
Cette page fait partie de la publication 3.65 du projet man−pages Linux. Une description du projet et des instructions pour signaler des anomalies peuvent être trouvées à l’adresse http://www.kernel.org/doc/man−pages/.
TRADUCTION
Depuis 2010, cette traduction est maintenue à l’aide de l’outil po4a <http://po4a.alioth.debian.org/>; par l’équipe de traduction francophone au sein du projet perkamon <http://perkamon.alioth.debian.org/>;.
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